(57)【要約】【課題】路車間の無線電力供給時のエネルギー効率を向上させる。【解決手段】受電アンテナを介して受電したマイクロ波により電力の供給を受ける車両搭載の受電装置１００と、路面側からマイクロ波を照射する送電アンテナを備えた送電装置２００とを有し、受電装置１００は、受電アンテナ３１と所定の相対的位置関係を有する基準位置情報と、この基準位置に基づいて定義された受電アンテナの敷設領域情報とを含む情報を送電装置２００に向けて送出する受電側通信手段１０を備え、送電装置２００は、受信した基準位置情報及び敷設領域情報に基づいて照射領域を設定する照射領域設定部７１と設定した照射領域内の送電アンテナ８０にマイクロ波を照射させる送電制御部７３とを有する制御手段７０を備えた。【選択図】  図１
2006166570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、受電アンテナを介して受電したマイクロ波により電力の供給を受ける受電装置と、
道路に設置され、前記受電アンテナに路面側からマイクロ波を照射する送電アンテナを備えた送電装置と、を有する路車間電力供給システムであって、
前記受電装置は、前記受電アンテナを有する車両の所定位置に設けられるとともに、前記所定位置に対応する基準位置情報と当該基準位置に基づいて定義された受電アンテナの敷設領域情報とを含む情報を前記送電アンテナに向けて送出する受電側通信手段を備え、
前記送電装置は、前記受電装置側から受信した基準位置情報及び敷設領域情報に基づいて照射領域を設定するとともに、当該設定した照射領域内の送電アンテナにマイクロ波を照射させる制御手段を備えた路車間電力供給システム。
【請求項２】
前記受電装置の受電側通信手段は、前記基準位置情報と前記車両の車種情報を前記送電装置に向けて送信し、
前記送電装置の制御手段は、車種情報と受電アンテナの敷設領域とを予め対応づけた情報を参照して、前記受電装置側から受信した基準位置情報と車種情報とに基づいて照射領域を設定するとともに、当該設定した照射領域内の送電アンテナにマイクロ波を照射させる請求項１に記載の路車間電力供給システム。
【請求項３】
車両に搭載され、受電アンテナを介して受電したマイクロ波により電力の供給を受ける受電装置と、
道路に設置され、前記受電アンテナに向けて路面側からマイクロ波を照射する送電アンテナを備えた送電装置と、を有する路車間電力供給システムであって、
前記受電装置は、前記受信アンテナに併設されるとともに、前記送電装置側へ向けて電力要求信号を送信する受電側通信手段を有し、
前記送電装置は、前記送電アンテナに併設された送電側通信手段と制御手段とを有し、
前記送電装置の制御手段は、前記送電側通信手段がその対向位置にある車両側の受電側通信手段から電力要求信号を受信した場合、当該送電側通信手段に併設された送電アンテナにマイクロ波を照射させる路車間電力供給システム。
【請求項４】
前記受電装置の受電側通信手段は、前記送電装置に向けて前記車両の受電可能容量情報をさらに送出し、
前記送電装置の制御手段は、受信した受電可能容量情報に応じて送電容量をさらに設定するとともに、当該設定した送電容量に相当するマイクロ波を前記送電アンテナに照射させる請求項１〜３のいずれかに記載の路車間電力供給システム。
【請求項５】
前記受電装置の受電側通信手段は、前記車両の車種情報を前記送電装置に向けてさらに送信し、
前記送電装置の制御手段は、受信した車種情報に基づいて、車種情報と受電可能容量とを予め対応づけた情報を参照して送電容量を設定するとともに、当該設定した送電容量に相当するマイクロ波を前記送電アンテナに照射させる請求項１〜３のいずれかに記載の路車間電力供給システム。
【請求項６】
前記受電側及び送電側の通信手段は赤外線通信により情報を送信する請求項１〜５のいずれかに記載の路車間電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線電力伝送を用いた路車間電力供給システムに関し、特に、受電アンテナの敷設位置に応じて送電を制御する路車間電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
道路に設置された無線電力送電手段から移動体へ無線電力を供給する路車間電力供給システムに関し、道路に設置された車両位置検出手段によって車両の位置を検出し、車両に搭載された受電手段の位置を推定して送電を制御するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の電力受給システムは、受電できなかった電力を回収することを前提に、車両本体がセンサ上に存在するか否か及び車両本体の長さ等を検出して、受電手段のおおまかな位置を推定し、推定した位置に応じて送電を制御するため、車種（車両の大きさ等）が異なる場合又は受電手段を有さない場合には過少又は過剰な（無駄な）電力供給を行うという問題があった。
【特許文献１】特開２００２−１５２９９５号公報
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、車種が異なる場合や受電手段を有さない場合においても、エネルギー効率の高い路車間電力供給を行うことを目的とする。
本発明によれば、マイクロ波により電力の供給を受ける車両搭載の受電装置と、受電装置に向けてマイクロ波を照射する道路側の送電装置とを有し、送信装置は、受電装置から取得した基準位置情報及び受電アンテナの敷設領域情報に基づいて、照射領域を設定し、設定した照射領域内の送電アンテナにマイクロ波を照射する路車間電力供給システムが提供される。
【０００５】
本発明の路車間電力供給システムは、受電アンテナが敷設された領域内の所定位置に予め設定された基準位置情報に基づいて照射領域を設定することにより、車種が異なる場合や受電手段を有さない場合においても、各車両の受電手段の位置を正確に推定し、推定した受電手段の位置に応じて無駄のない送電を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
＜第１実施形態＞
以下、図面に基づいて、本発明に係る実施形態の路車間電力供給システム１０００を説明する。図１は路車間電力供給システム１０００の全体概要を示す図、図２は路車間電力供給システム１０００のブロック構成を示す。
【０００７】
図１に示すように、路車間電力供給システム１０００は、車両Ａに搭載され、電力の供給を受ける「車両側受電装置１００」と、道路Ｂに敷設され、車両に路面側から電力を供給する「路側送電装置２００」とを有する。
【０００８】
図１及び図２に示すように、車両側受電装置１００は、受電側通信手段１０と、情報取得手段２０と、コントローラ１０１と、レクテナ３０と、蓄電器４０と、発動機５０とを有し、レクテナ３０の受電アンテナ３１を介して受電したマイクロ波により電力の供給を受ける。
【０００９】
「コントローラ１０１」は、車両側受電装置１００を含む車載装置全体の動作を制御する制御装置である。コントローラ１０１は、車両に敷設された受電アンテナ３１の敷設領域情報、車両の車種情報、電気車両の受電可能容量情報等の車両に関する車両情報を予め記憶し、情報取得手段２０のアクセスを許容する。「敷設領域情報」は、受電側通信手段１０の設置位置に対応する基準位置を基準として、受電アンテナの敷設された領域を定義する情報である。敷設領域情報は、例えば、基準位置のＸｍ後方、基準位置を中心に幅Ｍｍ、長さＬｍの範囲という旨の情報である。「車種情報」は、車両の車格を特定する情報である。「受電可能容量情報」は、受電装置１００側が受電可能な電気的容量を特定する情報である。
【００１０】
「情報取得手段２０」は、必要に応じてコントローラ１０１から、敷設領域情報、車種情報、受電可能容量情報等の情報を取得し、受電側通信手段１０へ送出する。
【００１１】
「受電側通信手段１０」は、情報取得手段２０から取得した情報を道路側の送電装置２００へ送出する。本実施形態の受電側通信手段１０は、少なくとも、自身の設置位置（所定位置）に対応する基準位置情報と、基準位置に基づいて定義された受電アンテナの敷設領域情報とを路側Ｂの送電側通信手段６０に向けて送出し、必要に応じて敷設領域情報を路側Ｂの送電側通信手段６０に向けて送出する。
【００１２】
本実施形態の受電側通信手段１０は、レクテナ３０の受電アンテナ３１が敷設された車両の所定位置に設けられている。つまり受電側通信手段１０の設置位置は、受電アンテナ３１が敷設された領域と所定の位置関係にある。本実施形態では車両前方の略中心に設けた（図１及び図３参照）。本実施形態では、車両の所定位置に設けられた受電側通信手段１０が真下に向けて信号を送出する。路側に面状に敷設された複数の送電側通信手段６０のうち、車両側の受電側通信手段１０の真下にある路側の送電側通信手段６０が、受電側通信手段１０からの信号を受信する。この信号を取得した路側の送電側通信手段６０の位置に基づいて、路側送電装置２００は、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０が設けられた所定位置（二次元の設置位置）を取得し、この所定位置に対応する基準位置情報を取得する。
【００１３】
なお、受電側通信手段１０は無線通信、赤外線通信により情報を授受することができるが、電力システムによる大電力の無線電力の送受信に対する耐干渉性を確保する観点から、本実施形態では赤外線通信により情報の授受を行う。これにより、電力の送受信システムにおいて、電波干渉を受けることなく基準位置情報を送受信することができる。
【００１４】
「レクテナ３０」は、受電アンテナ３１と、入出力フィルタ３２と、整流ダイオード等の整流素子３３とを備える素子であり、受電アンテナ３１にて受電されたマイクロ波より直接直流電力を取り出す。本実施形態では、複数のレクテナ素子３０が車両Ａの底面に面状に配置されている。車両Ａの底面に配置されたレクテナ３０の受電アンテナ３１は、路側に敷設された送電アンテナ８０と対向する。
【００１５】
「蓄電器４０」は、二次電池やキャパシタ等であって、レクテナ３０により取り出されたエネルギーを蓄電する。蓄電器４０は、受電した電力を蓄電器４０に充電する為のマッチング回路として機能する充電制御部４１を備える。
【００１６】
「発動機９０」は、蓄電器４０に蓄えられた電力又はレクテナ３０から供給された電気エネルギーを駆動力に変換して車両の駆動系へ伝達する。
【００１７】
次に路側の送電装置２００について説明する。
【００１８】
路側送電装置２００は、送電側通信手段６０と、制御手段７０と、送電アンテナ８０と、電力発生器９０とを有し、車両側受電装置１００の受電アンテナ３１に向けてマイクロ波を照射する。
【００１９】
「送電側通信手段６０」は、車両側受電手段１００の受電側通信手段１０から送出される車両情報（敷設領域情報、車種情報、及び／又は受電可能容量）を受信し、制御手段７０へ送出する。
【００２０】
「送電アンテナ８０」は「電力発生器９０」が発生させた高周波電力を無線電力として、受電アンテナ３１に向けて送出する。図１，図３に示すように、送電アンテナ８０は、送電側通信手段６０とともにユニットをなし、路面に面状に敷設されている。送電アンテナ８０は、マイクロ波の出力のオンオフ、マイクロ波の送出量は、後述する制御手段７０により制御される。
【００２１】
「制御手段７０」は、照射領域設定部７１と、送電容量設定部７２と、照射制御部７３とを有している。本例では照射領域設定部７１と送電容量設定部７２の両方を備えるが、照射領域設定部７１のみを備えてもよい。
【００２２】
照射領域設定部７１は、受信した基準位置情報に基づいて照射領域を設定する。照射領域は、マイクロ波の出力のオンオフが制御される対象（送電アンテナ８０）を選択する領域である。本実施形態の照射領域設定部７１は、基準位置情報とともに、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０から送出された敷設領域情報を取得し、取得した基準位置情報及び敷設領域情報に基づいて照射領域を設定する。また、照射領域設置部７１は、基準位置情報と車種情報とを取得し、車種情報と敷設領域とを予め対応づけた対応情報を参照して、基準位置情報と車種情報とに基づいて、照射領域を設定することができる。設定された照射領域内の送電アンテナ８０がマイクロ波出力制御の対象となる。後述する照射制御部７３は、照射領域内の送電アンテナにマイクロ波の照射を開始させる。つまり照射領域外の送電アンテナの動作を停止させる。
【００２３】
制御手段７０の動作を図３に基づいて説明する。図３は送電アンテナ８０が埋設された道路Ｂ上に車両Ａが所在する状態を上から透視した図である。上述したように、車両Ａの底面には受電アンテナ３１を含むレクテナ３０が敷設されている。車両側の送電側通信手段１０から真下に向けて送出された信号を、受電側通信手段１０に対向する路面側の送電側通信手段６０´が受信する。照射領域設定部７１は、送電側通信手段６０´の位置を基準位置情報として取得する。照射領域設定部７１は受電側通信手段１０が設置された位置に対応する基準位置情報Ｘと、車両側の受電アンテナ３１の敷設領域Ｙ１を定義する敷設領域情報とに基づいて、照射領域Ｙ２を設定する。Ｙ１領域とＹ２領域とはほぼ同じ形状であり過不足なく重複している。照射制御部７３は、設定された照射領域Ｙ２内の送電アンテナ８０からマイクロ波を送出させる。マイクロ波を送出させる照射領域内の送電アンテナ８０を薄墨で示した。
【００２４】
このように、基準位置情報及び敷設領域情報（車種情報から導出した場合も含む）に基づいて設定された照射領域内の送電アンテナ８０は、車両の受電アンテナ３１と対向する位置にあるため、エネルギーを高効率で伝送することができる。
【００２５】
送電容量設定部７２は、受信した基準位置情報及び敷設領域情報に加えて受電可能容量情報を取得し、取得した受電可能容量に基づいて送電容量を設定する。また、送電容量設定部７２は受電可能容量情報を取得し、取得した受電可能容量に基づいて、受電可能容量と敷設領域とを予め対応づけた対応情報を参照して、送電容量を設定することができる。送電容量が設定された場合、照射制御部７３は送電容量に相当するマイクロ波を送電アンテナ８０に照射させる。
【００２６】
次に、本実形態の路車間電力供給システム１０００の動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】
まず、車両側受電装置１００の送電機能の起動に伴い、受電側通信手段１０は車両情報を路側送電装置２００に向けて送出する（Ｓ１２０）。本例の受電側通信手段１０は、基準位置情報と、敷設領域情報と、受電可能容量とを車両情報として送出する。具体的に、本実施形態の受電側通信手段１０は、受電側通信手段１０の設置位置情報を基準位置情報として送出するとともに、この基準位置のＰｍ後方（車両進行方向に対して）であって、基準位置を基準に幅Ｑｍ×長さＲｍの範囲に受電アンテナ３１が２０群敷設されている旨の敷設領域情報と、車両側の受電アンテナ素子３１が許容できる無線電力の最大定格を示す受電可能容量情報とを送出する。
【００２８】
路側送電装置２００の送電側通信手段６０が車両側から送出された車両情報を受信した場合、路側送電装置２００のコントローラ１０１は電力の供給を求める車両の存在を検出する（Ｓ１１０）。つまり、送電装置２００は、受電装置１００から受信した車両情報等の何かしらの信号を、車両側が発する電力要求信号として扱う。
【００２９】
路側送電装置２００の送電側通信手段６０は、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０から基準位置情報を取得し（Ｓ１１１）、照射領域設定部７１は基準位置を設定する（Ｓ１１２）。本実施形態の照射領域設定部７１は、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０から送出された信号を受信した送電側通信手段６０の位置を、車両側の通信手段１０の設置位置（所定位置）と判断し、その位置を基準位置として設定する。
【００３０】
路側送電装置２００の送電側通信手段６０は、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０から敷設領域情報を取得し（Ｓ１１３）、照射領域設定部７１は取得した敷設領域情報に基づいて照射領域を設定する（Ｓ１１４）。また、車種情報を用いて照射領域を設定してもよい。この場合、照射領域設定部７１は、送電側通信手段６０を介して基準位置情報と車種情報を取得し、車種情報と敷設領域情報とを対応づけた情報を参照して車種情報から敷設領域を導き、この敷設領域情報と基準位置情報とに基づいて照射領域を設定する。
【００３１】
路側送電装置２００の送電側通信手段６０は、車両側受電装置１００の受電側通信手段１０から受電可能容量情報を取得し（Ｓ１１５）、送電容量設定部７２は取得した受電可能容量情報に基づいて送電容量を設定する（Ｓ１１６）。また、車種情報を用いて受電可能容量を設定してもよい。この場合、送電容量設定部７２は、送電側通信手段６０を介して車種情報を取得し、車種情報と受電可能容量とを対応づけた情報を参照して車種情報から受電可能容量を導き、この受電可能容量に基づいて送電容量を設定する。
【００３２】
照射制御部７３は、照射領域設定部７１により設定された照射領域内の送電アンテナ８０に、送電容量設定部７２により設定された送電容量に対応するマイクロ波を、受電アンテナ３１に向けて送出させる（Ｓ１１７）。
【００３３】
本実施形態によれば、基準位置情報と受電アンテナ３１の敷設領域情報とに基づいて、照射を行う照射領域を設定し、設定された照射領域内の送電アンテナにマイクロ波の照射を行わせることができるので、車種の異なる、すなわちレクテナの設置位置、レクテナの設置領域、レクテナの大きさが異なる場合であっても、効率よく電力伝送を行うことができる。また、受電装置を搭載しない車両に対して無用に電力伝送を行うことも防止することができる。さらに、車両の位置が道路に対して所定の場所（たとえは車線中央）に所在しない場合であっても、効率よく電力伝送を行うことができる。
【００３４】
また、基準位置情報と車種情報とに基づいて、照射を行う照射領域を設定し、設定された照射領域内の送電アンテナにマイクロ波の照射を行わせることにより、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
本実施形態によれば、車両側受電装置１００が受電可能な無線電力の要求値を受電可能容量情報として取得し、取得した受電可能容量情報に基づいて送電電力を制御することにより、車種毎に許容電力が異なる場合であっても、適切な量の電力を供給することができる。さらに、受電装置を搭載していても、車両側で電力供給を必要としない場合には送電を行わず、必要に応じた量の電力供給を行うことができるため無駄な送電を防止することができる。
【００３６】
また、車種情報に基づいて、送電容量を設定し、設定された送電容量に応じた量のマイクロ波の照射を行わせることにより、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では基準位置情報及び敷設領域情報に基づいて求めた照射領域内に設けられた送信アンテナについて一括にその出力を制御した。これに対し、第２実施形態の路車間電力供給システム１０００は、いわゆる分散型の構成例であり、路側の送電アンテナ８０のそれぞれに送電側通信手段６０と制御手段７０とが併設され、各送電アンテナ８０はそれぞれ独立に制御される。
【００３８】
本実施形態の路車間電力供給システム１１００の全体構成の概要を図５に示した。図５に示すように、第２実施形態の路車間電力供給システム１１００は、車両Ａに搭載され、電力の供給を受ける「車両側受電装置１１０」と、道路Ｂに敷設され、車両に路面側から電力を供給する「路側送電装置２１０」とを有する。
【００３９】
また、本実施形態の路車間電力供給システム１１００のブロック構成を図６に示した。
【００４０】
以下、第２実施形態の路車間電力供給システム１１００の各構成について説明するが、第１実施形態の各構成と共通する部分については重複した説明を避け、異なる点を中心に説明する。
【００４１】
電力の供給を受ける車両側の「車両側受電装置１１０」は、受電側通信手段１０と、情報取得手段２０と、コントローラ１０１と、レクテナ３０と、蓄電器４０と、発動機５０とを有し、受電したマイクロ波により電力の供給を受ける。受電側通信手段１０は、路側に向けて電力要求信号を送出する。
【００４２】
電力を供給する路側の「路側送電装置２１０」は、送電アンテナ８０と、この送電アンテナに併設された送電側通信手段６０と制御手段７０とを有する。送電側通信手段６０は対向位置にある車両側の受電側通信手段１０から電力要求信号を受信する。制御手段７０は、電力要求信号取得部７４と送電制御部７５とを有している。電力要求信号取得部７４は、送電側通信手段６０を介して電力要求信号を取得する。電力要求信号は特別な情報を有するものではなく、受電側通信手段１０から送出された信号であればよい。送電制御部７３は電力要求信号取得部７４により電力要求信号が取得された場合、自身に併設された送電アンテナ８０にマイクロ波を照射させる。
【００４３】
図７に示すように、車両側の受電アンテナ３１を含むレクテナ３０と受電側通信手段１０とは１のユニットをなし、路側の送電アンテナ８０と制御手段７０と送電側通信手段６０とは１のユニットをなし、ユニット中の受電アンテナ３１と送電アンテナ８０及び受電側通信手段１０と送電側通信手段６０が対向するように設けられている。車両側の受電側通信手段１０から真下に向けて送出された電力要求信号は対向する位置に設けられた送電側通信手段６０により受信される。制御手段７０は、電力要求信号を取得した場合、電力要求信号を受信した送電側通信手段６０に併設された送電アンテナ８０にマイクロ波を送電させる。図７中に薄墨で示した送電アンテナ８０は、電力要求信号を受信した送電側通信手段６０に併設された送電アンテナ８０である。互いに対向する受電側通信手段１０と送電側通信手段６０のそれぞれに併設されている受電アンテナ３１と送電アンテナ８０とは、互いに対向するため、送電アンテナ８０から送出された無線電力は受電アンテナ３１に高効率で受電される。
【００４４】
次に、本実施形態の路車間電力供給システムの動作手順を図８のフローチャートに基づいて説明する。  
車両側の受電側通信手段１０は、路面に向かって電量要求信号を送出する（Ｓ２００）。送出された電力要求信号を受信した路側の送電側通信手段６０は電力要求信号を受信した旨を制御手段７０へ送出する。送電制御部７３は、電力要求信号取得部７４を介して電力要求信号を取得した場合（Ｓ２１０でＹ）、電力要求信号を受信した受電側通信手段６０に併設されている送電アンテナ８０にマイクロ波を送電させる（Ｓ２２０）。
【００４５】
本実施形態によれば、受電アンテナ３１に受電側通信手段１０を併設するとともに、送電アンテナ８０に送電側通信手段６０を併設し、受電側通信手段１０から送出された電力要求信号を受信した送電側通信手段６０に併設された送電アンテナ８０を動作させるようにしたため、無線電力の供給を高効率で行うことができる。また、敷設されたすべての送電アンテナ８０と制御手段とのネットワークを構築する必要がないため、路側送電装置２１０の構成を簡略化することができ。道路側のインフラコストを低減させることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、送電アンテナ８０をまとめて制御する場合よりも演算処理を単純化することができるため、演算量を低減させて、処理効率を向上させることができる。
【００４７】
本実施形態によれば、車両側の受電アンテナ位置に応じて送電を制御するため、車両側のレクテナの配置が複雑であっても高効率で電力供給をすることができるため、車両設計の自由度を向上させることができる。
【００４８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１実施形態の路車間電力供給システムの全体概要図である。
【図２】第１実施形態の路車間電力供給システムのブロック構成図である。
【図３】第１実施形態の路車間電力供給システムを上面から透視した場合の概要図である。
【図４】第１実施形態に係る路車間電力供給システムの制御手順を示す図である。
【図５】第２実施形態の路車間電力供給システムの全体概要図である。
【図６】第２実施形態の路車間電力供給システムのブロック構成図である。
【図７】第２実施形態の路車間電力供給システムを上面から透視した場合の概要図である。
【図８】第２実施形態に係る路車間電力供給システムの制御手順を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０００…路車間電力供給システム
１００…車両側受電装置
１０…受電側通信手段
２０…情報取得手段
３０…車載装置コントローラ
４０…蓄電器
５０…発動機
２００…路側送電装置
６０…送電側通信手段
７０…制御手段
７１…照射領域設定部
７２…送電容量設置部
７３…送電制御部
７４…電力要求信号取得部
８０…送電アンテナ
９０…電力発生器
【図１】
2006166570.tif 000003
【図２】
2006166570.tif 000004
【図３】
2006166570.tif 000005
【図４】
2006166570.tif 000006
【図５】
2006166570.tif 000007
【図６】
2006166570.tif 000008
【図７】
2006166570.tif 000009
【図８】
2006166570.tif 000010